СОКРАЩЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКЕ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ

 

Гороховский А.Г.,  Шишкина Е.Е.

(ОАО УралНИИПДрев, УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ)

The cost of power inputs for lumber drying is 3 – 3.5 times lower when we return to chambers with natural circulation of drying agent. The patent technology allows the improvement of the characteristics of drying chambers with natural circulation of air.

Сушка древесины, в частности пиломатериалов, является продолжительным и весьма энергоемким процессом. В зависимости от породы древесины, толщины пиломатериала, начальной и конечной влажности, продолжительность сушки составляет от 2 до 30 суток.

Вопросы анализа, как количественных величин энергозатрат, так и их структуры являются предметом многочисленных исследований [1-9].

При этом, как правило, в работах приводятся рекомендации общего характера в отношении экономии тепловой энергии, также, как например, повышение  герметичности камер, совершенствование конструкции ограждений и т.п.

После обобщения имеющихся данных, учитывая наш прошлый опыт [10] , а также величину современных цен на энергоносители [11] была составлена    табл. 1, в которой приводятся усредненные данные о структуре энергозатрат на сушку пиломатериалов в конвективных камерах периодического действия, а также расчет стоимости затраченной энергии. Анализ показателей данной таблицы позволяет сделать следующие выводы:

1. Для камерной сушки пиломатериалов по традиционной технологии величина КПД составляет около 34%.

2. Затраты тепла на нагрев древесины (штабеля пиломатериалов), самой камеры (ограждающие конструкции, внутреннее оборудование и т.п.), а также потери тепловой энергии через ограждения для камеры конкретной конструкции и определенных условий сушки составляют величину, близкую к постоянной – почти 23% суммарных затрат тепловой энергии. Конечно, эта              величина может считаться условно постоянной и зависит от:

- времени года;

- режима сушки;

- размеров и породы пиломатериалов и т.п.

3.  До 30% тепловой энергии теряется в процессе воздухообмена с окружающей средой.

4. При существующей технологии сушки в камерах периодического действия с целью повышения «безопасности» прогрева штабеля и кондиционирования высушенных пиломатериалов в пространство камеры подается распыленная вода  достаточно  высокой   степени диспергирования. Испаряясь, эта вода доводит до
требуемой относительную влажность воздуха (φ). Естественно, что на испарение этой воды требуется энергия и немалая: более 12% суммарных затрат тепловой энергии.

 

Таблица 1 – Затраты энергии и её стоимость при сушке пиломатериалов в  конвективной камере периодического действия по стандартной технологии

Составляющие затрат энергии	Затраты тепловой и электрической энергии		Структура суммарных затрат энергии, %		Стоимость энергозатрат, руб/м3	Структура стоимости энергозатрат, %
	кДж/кг*	ГДж/м3**	Тепловой или электрич.	Тепловой и электрич. вместе
Тепловой:
испарение влаги из древесины	2490	0,518	34,04	28,67	44,39	19,4
нагрев камеры и древесины	340	0,071	4,65	3,91	6,08	2,7
нагрев наружного воздуха	2261	0,470	30,90	26,03	40,28	17,6
испарение увлажняющей воды	898	0,187	12,27	10,34	16,03	7,0
потери через ограждения камеры	1327	0,276	18,14	15,28	23,65	10,2
Всего тепловой:	7316	1,522	100,00	84,23	130,43	56,9
Электрической:
на привод вентилятора	1370	0,285	100,00	15,77	98,96	43,1
Всего тепловой и электрической	8686	1,807	-	100,00	229,39	100,00

Примечания:

1. Обогрев паром или горячей водой вентиляторов электрический.

2. При расчете взяты следующие цены на энергию:

- тепловая энергия 360 руб. за 1 Гкал;

- электроэнергия 1 руб. 25 коп. за 1 квт∙час.

* испаряемой влаги;

** высушиваемого материала.

 

 5. Затраты электрической энергии на привод вентиляторов составляют в общем балансе около 16%, но при этом её доля в стоимости в 2,7 раза               больше — 43,1%.

Решение целого комплекса проблем, связанных со снижением энергозатрат на сушку древесины (пиломатериалов) представляется актуальным.

Работы, проведенные в последние годы в ОАО УралНИИПДрев, на практике показали, что реальное, ощутимое снижение энергозатрат на камерную сушку пиломатериалов возможно по следующим составляющим:

-  затраты на испарение увлажняющей воды;

-  нагрев наружного воздуха за счет воздухообмена между камерой и окружающей атмосферой;

-  затраты электроэнергии на привод вентиляторов.

По первой составляющей можно отметить следующее. В разработанной технологии конвективной сушки пиломатериалов стадия прогрева древесины отличается тем, что нет необходимости распылять воду для увлажнения воздуха. При этом реальный процесс нагрева пиломатериалов в штабеле протекает практически за то же время, что и в случае традиционной технологии с увлажнением.

Принципиальное отличие разработанной нами технологии сушки заключается в том, что система автоматического регулирования управляет процессом сушки, а не состоянием воздуха, как в стандартной технологии.

В системе есть устройство контроля скорости испарения влаги и с его помощью регулируется состояние воздуха, которое по мере высыхания древесины меняется. При этом уменьшается относительная влажность воздуха, тем самым косвенно отражая уменьшение влажности древесины. Это позволяет автоматизировать процесс контроля влажности древесины без применения специальных датчиков влажности, а также точно фиксировать окончание процесса сушки при достижении древесиной заданной влажности.

Если говорить о второй составляющей потерь тепла (на нагрев окружающего воздуха), то известны рекуператоры тепла, применяемые на паровых сушильных установках непрерывного действия, позволяющие использовать тепло отработанного воздуха и значительно снизить затраты на нагрев окружающего воздуха. Наша задача состояла в том, чтобы технология рекуперации была простой, надежной, эффективной и соответственно дешевой.

Разработанная нами технология за счет все той же системы управления позволяет удалять влагу из камеры практически без воздухообмена, а значит, и без потерь тепла в окружающую среду

И, наконец, третье, самое эффективное направление в экономии на энергозатратах - это отказ от принудительной циркуляции воздуха в лесосушильных камерах, переход на естественную циркуляцию, т.е. полное исключение вентиляторов.

Нами разработана оригинальная конструкция лесосушильной камеры с естественной циркуляцией, оснащенная системой автоматического управления. Она позволяет осуществить высококачественную сушку пиломатериалов при продолжительности процесса сушки лишь на 20-25% больше, чем в традиционной технологии с принудительной циркуляцией.

 

Таблица 2 – Затраты энергии и ее стоимость при конвективной сушке пиломатериалов в камере периодического действия по энергосберегающей технологии

Составляющие затрат энергии	Затраты тепловой и электрич. энергии		Структура суммарных затрат энергии, %		Стоимость энергозатрат, руб/м3	Структура стоимости энергозатрат, %
	кДж/кг	ГДж/м3	Тепловой или электрической	Тепловой   и электрической вместе
Тепловой: -испарение влаги из древесины -нагрев камеры и древесины -нагрев наружного воздуха -испарение увлажн. воды -потери через ограждения камеры   Всего тепловой: Электрической  на привод вентилятора Всего тепловой и электрической:	2490   340   0   0   1327   4157   0   4157	0,518   0,071   0   0   0,276   0,865   0   0,865	59,9   8,2   0   0   31,9   100,0   0   100,0	59,9   8,2   0   0   31,9   100,0   0   100,0	44,39   6,08   0   0   23,65   74,12   0   74,12	59,9   8,2   0   0   31,9   100,0   0   100,0

 

В табл. 2 приведены данные по структуре энергозатрат и её стоимости при сушке пиломатериалов по разработанной нами энергосберегающей технологии, из которых следует, что по сравнению с традиционной технологией общие энергозатраты уменьшаются более чем в 2 раза, а стоимость энергии более чем в 3 раза.

При этом КПД процесса сушки возрастает и достигает 60%, что практически вдвое выше, чем при стандартной технологии сушки пиломатериалов.

 

Литература

1.  Буркова Н.И. и др. К оценке технико-экономических параметров сушильных камер: Сб. докл. науч.-практ. конф.«Сушка древесины. Проблемы и перспективные решения» НТО «Бумдревпром». – M., 2003.

2.  Гороховский А.Г. Современное направление в научно- исследовательской и опытно-конструкторской работе по снижению расхода энергоносителей в лесосушильном хозяйстве. Тезисы доклада. Конференция «Оборудование и модернизация лесопильных и деревообрабатывающих предприятий». III Международный форум «Лесопромышленный комплекс России в XXI веке». - СПб, 2001.

3.  Зубань П.Е. Расход теплоты на сушку пиломатериалов в камерах непрерывного действия // Деревообрабатывающая промышленность. - 1978. - №1.

4.  Зубань П.Е. Расход энергии на сушку пиломатериалов в камерах  периодического действия // Деревообрабатывающая промышленность. - 1979. - №9.

5.  Коноплева Т.М. Зависимость себестоимости камерной сушки пиломатериалов от их конечной влажности // Деревообрабатывающая промышленность. - 1980. - №1.

6.  Коноплева Т.М. Экономическая эффективность способов сушки пиломатериалов хвойных пород // Деревообрабатывающая промышленность. - 1974. - №2.

7.  Кречетов И.В. Сушка древесины. - М., 1977. - 496с.  Кротов В.Г. и др. Технико-экономические показатели использования лесосушильных камер в цехах деревообработки
лесного комплекса: Сб. докл. науч.-практ. конф. «Сушка древесины. Проблемы и перспективные решения» НТО «Бумдревпром». - М., 2003.

8.  Постановление региональной энергетической комиссии Свердловской области от 17.12.2003 г. № 245-ПК «Об утверждении нормативных тарифов на тепловую энергию, поставляемую энергоснабжающими организациями Свердловской области».

9.  Селюгин Н.С. Сушка древесины. - М.;   Л.: Гослестехиздат, 1940.

10. Серговский П.С. Расход энергии на сушку пиломатериалов и пути его сокращения // Деревообрабатывающая промышленность. - 1983. - №1,2.